專(zhuān)利名稱(chēng)：液滴沉積裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液滴沉積裝置，例如應(yīng)請(qǐng)求排墨噴墨打印機(jī)。
具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種打印機(jī)或其它液滴沉積裝置，其中借助于電信號(hào)產(chǎn)生聲壓波，從而從一個(gè)室噴出小滴流體(例如油墨)。
這種裝置可以具有一個(gè)這樣的液滴排放室，但更多的裝置一般具有包括這種室的陣列的打印頭，每個(gè)室具有各自的噴嘴，這種打印頭接收數(shù)據(jù)傳輸啟動(dòng)電信號(hào)，該信號(hào)提供應(yīng)請(qǐng)求從所述室排放液滴所需的功率。每個(gè)室由壓電元件確定其邊界，由啟動(dòng)電信號(hào)使壓電元件偏轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生噴出液滴的聲壓波。對(duì)于普通結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，可以參考我們的已公開(kāi)說(shuō)明書(shū)EP0277703，US4887100和WO91/17051。
這些說(shuō)明書(shū)描述了這樣的結(jié)構(gòu)，其中壓電材料呈“臂章”結(jié)構(gòu)，其中室的縱向側(cè)由沿室的縱向延伸的具有相反極性區(qū)域的壓電材料界定，使得當(dāng)加上電信號(hào)時(shí)，材料的兩個(gè)區(qū)域沿相同方向變形而形成截面呈臂章形的形狀。這種結(jié)構(gòu)在EP0277703中的“端噴射器”打印頭的內(nèi)容中說(shuō)明了，其中噴嘴處在細(xì)長(zhǎng)室的端部，壓電材料沿著室的側(cè)部設(shè)置?？蛇x擇地或另外地，打印頭可被構(gòu)成“邊噴射器”型的結(jié)構(gòu)，如WO91/17051所述，其中噴嘴被設(shè)置在室的未被壓電材料界定的一個(gè)長(zhǎng)邊內(nèi)。這兩種結(jié)構(gòu)使得對(duì)于給定的液滴噴射性能，大大減少驅(qū)動(dòng)電壓。
在打印期間，例如，由向壓電材料提供激勵(lì)電信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生熱量。所述熱量消散在噴射室中，因而對(duì)其中的噴射流體加熱。這使得噴射流體的黏度下降。這種噴射流體的黏度的改變可以引起液滴噴射速度的改變，因而，引起打印的圖像中的點(diǎn)布局的誤差。
因此，在打印期間需要監(jiān)測(cè)液滴噴射流體的溫度，并響應(yīng)被監(jiān)測(cè)的溫度的變化調(diào)節(jié)激勵(lì)信號(hào)的大小。一種已知的技術(shù)是在壓電元件周?chē)蛴☆^的外表面上設(shè)置熱敏電阻，所述熱敏電阻和驅(qū)動(dòng)電路電氣相連。這樣，在熱敏電阻位置的任何溫度的增加引起驅(qū)動(dòng)電路的電阻值的減少，這用于減少施加于壓電材料上的激勵(lì)電信號(hào)的幅值。不過(guò)，由打印頭的外殼和用于連接熱敏電阻和所述外殼的黏膠層在熱敏電阻和壓電元件之間提供的熱隔離引起熱敏電阻的溫度和液滴噴射流體的溫度之間的差異。如果在打印期間在打印頭中具有快速的溫度變化，則這個(gè)差異可以是很大的，這是因?yàn)轵?qū)動(dòng)電路對(duì)于噴射流體中的溫度變化具有慢的反應(yīng)性。
本發(fā)明的實(shí)施例試圖解決這些和其它的問(wèn)題。
在第一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種液滴沉積裝置，所述裝置包括流體接收室的陣列，所述陣列包括多個(gè)流體噴射室和至少一個(gè)偽室，每個(gè)流體噴射室包括用于響應(yīng)電激勵(lì)信號(hào)從所述室中噴出液滴的裝置，其特征在于暴露于偽室中的流體的裝置，用于提供由所述流體的溫度決定的信號(hào)；以及響應(yīng)所述由溫度決定的信號(hào)以調(diào)節(jié)所述激勵(lì)電信號(hào)的裝置。
最好是，每個(gè)流體噴射室部分地由至少一個(gè)可由電信號(hào)激勵(lì)的壁確定，從而實(shí)現(xiàn)從所述室噴射液滴，每個(gè)偽室的相應(yīng)的壁是不可激勵(lì)的，所述裝置包括一種這樣的裝置，其利用偽室的壁的至少一部分的由溫度決定的電性能來(lái)提供所述信號(hào)。因而，在第二方面中，本發(fā)明提供一種液滴沉積裝置，包括包括至少一個(gè)流體噴射室和至少一個(gè)偽室的多個(gè)流體室，每個(gè)流體噴射室部分地被至少一個(gè)可由電信號(hào)激勵(lì)的壁確定，從而實(shí)現(xiàn)從所述室中的液滴噴射，每個(gè)偽室的相應(yīng)的壁是不可激勵(lì)的；其特征在于還包括一種這樣的裝置，其利用偽室的壁的至少一部分的由溫度決定的電性能來(lái)提供具有由所述流體室內(nèi)的流體溫度決定的幅值的信號(hào)；以及用于根據(jù)由所述溫度決定的信號(hào)的幅值調(diào)節(jié)所述激勵(lì)電信號(hào)的裝置。
本申請(qǐng)的發(fā)明人認(rèn)識(shí)到在打印期間確保任何溫度傳感器直接和噴射的流體接觸的重要性。本發(fā)明人還認(rèn)識(shí)到，任何這種溫度檢測(cè)不應(yīng)干擾打印頭的標(biāo)準(zhǔn)的打印操作。
因而，作為被暴露于偽室中的流體的裝置的一個(gè)例子，本發(fā)明可以在打印期間利用偽室的壁，最好是非可激勵(lì)壁，的由溫度決定的電性能，來(lái)監(jiān)測(cè)噴射流體的溫度。利用“偽室”這個(gè)術(shù)語(yǔ)，我們指的是這樣一個(gè)流體室，在打印期間，流體不從所述室內(nèi)噴射，或者該室不用于噴射流體。因?yàn)樗龅谋谥苯雍蛧娚淞黧w接觸，所以可以檢測(cè)到流體的溫度的任何改變，并快速地反應(yīng)。此外，因?yàn)樗龅谋谧詈檬遣豢杉?lì)的，所以任何對(duì)所述壁施加的用于測(cè)量或者為了利用所述壁的電性能的電信號(hào)對(duì)打印頭的標(biāo)準(zhǔn)的打印操作沒(méi)有影響。此外，可以在偽室中設(shè)置單獨(dú)的溫度傳感器。
在優(yōu)選實(shí)施例中，所述由溫度決定的電性能是電容。參看圖6，本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，并且已經(jīng)用實(shí)驗(yàn)證實(shí)，流體室的可激勵(lì)壁的電容基本上是溫度的線性函數(shù)。因而，由溫度決定的信號(hào)的幅值可以和油墨的溫度成正比。不過(guò)，使用電容的特性來(lái)提供流體溫度的表示并不是重要的，因?yàn)榭梢允褂萌魏坞S溫度線性變化或非線性變化的其它性能，來(lái)使激勵(lì)電信號(hào)的幅值可被調(diào)節(jié)。
最好是，所述至少一個(gè)流體噴射室位于一對(duì)偽室之間，并且所述利用裝置利用每個(gè)偽室通道的壁的至少一部分的電性能來(lái)提供具有由流體室的流體的溫度決定的幅值的信號(hào)。
最好是，所述利用裝置包括參考電容，所述參考電容的電容值基本上不受溫度的影響，并且和所述部分相結(jié)合，其被連接成分壓器，從而產(chǎn)生檢測(cè)輸出電壓，所述調(diào)節(jié)裝置被連接為可以接收檢測(cè)輸出電壓。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述利用裝置包括具有4個(gè)臂的橋路，所述橋路的兩個(gè)臂中的每一個(gè)臂包括各個(gè)偽室的壁的所述部分。因而，可以使用簡(jiǎn)單的模擬電路來(lái)利用所述壁的電性能來(lái)提供由溫度決定的電信號(hào)。最好是，所述橋路的其它兩個(gè)臂的每個(gè)臂包括一個(gè)和溫度無(wú)關(guān)的電容器，每個(gè)電容器的電容基本上等于所述壁的每個(gè)部分在室溫下的電容。這樣，流體室內(nèi)的流體的溫度和室溫之間的任何偏差都將使得從所述橋路傳輸信號(hào)，所述信號(hào)的幅值取決于所述流體的溫度。
所述調(diào)節(jié)裝置最好包括用于調(diào)節(jié)激勵(lì)電信號(hào)的峰值電壓值的裝置，本發(fā)明的裝置最好包括用于整形所述的由溫度決定的信號(hào)的裝置，其提供由溫度決定的電壓信號(hào)，由所述調(diào)節(jié)裝置把所述由溫度決定的電壓信號(hào)疊加在所述激勵(lì)電信號(hào)上。按照所述信號(hào)隨溫度是線性地改變還是非線性地改變，所述整形裝置可以采取任何合適的結(jié)構(gòu)。
最好是，所述的壁由壓電材料制成，例如PZT。如果這樣，在施加激勵(lì)電信號(hào)時(shí)，每個(gè)可激勵(lì)的通道壁可以變形，從而使流體從流體噴射室中射出。最好是，所述壓電材料是這樣的，使得施加的激勵(lì)電信號(hào)使其以切變方式變形，從而在流體噴射室中產(chǎn)生聲壓波，借以使所述流體射出。
在一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，壓電材料沿著每個(gè)流體室的側(cè)部設(shè)置。液滴沉積裝置或者采用“端噴射器”或者采用“邊噴射器”的結(jié)構(gòu)。此外，壓電材料可以設(shè)置在每個(gè)流體室的后面，如我們的專(zhuān)利公開(kāi)說(shuō)明書(shū)WO00/16981所述，從而對(duì)壓電材料施加的激勵(lì)信號(hào)使壓電材料朝向或離開(kāi)噴墨室的噴嘴運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生用于使流體噴出所需的聲壓波。
在第三方面中，本發(fā)明提供一種用于在液滴沉積裝置中進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?，所述液滴沉積裝置具有含有液體的通道的陣列，所述通道中的至少一個(gè)通道是偽通道，其它通道是液滴噴射通道，其特征在于，對(duì)偽通道中的液體的由溫度決定的信號(hào)作出響應(yīng)來(lái)控制提供給液滴噴射通道的液滴噴射信號(hào)。
在第四方面中，本發(fā)明提供一種用于操作液滴沉積裝置的方法，所述液滴沉積裝置包括多個(gè)流體室，所述流體室包括至少一個(gè)流體噴射室和一對(duì)偽室，每個(gè)流體噴射室部分地由至少一個(gè)可被電信號(hào)激勵(lì)的壁確定，從而實(shí)現(xiàn)從所述室中噴射液滴，每個(gè)偽室的相應(yīng)的壁是不可激勵(lì)的，所述方法的特征在于包括以下步驟利用偽室的壁的由溫度決定的電性能，提供具有和流體室內(nèi)的流體的由溫度決定的幅值的信號(hào)；以及根據(jù)由溫度決定的信號(hào)的幅值調(diào)節(jié)激勵(lì)電信號(hào)的幅值。
本發(fā)明還提供一種液滴沉積裝置，包括具有用于確定多個(gè)通道的多個(gè)隔開(kāi)的壓電壁的激勵(lì)器，所述的壁具有相對(duì)的側(cè)部；所述相對(duì)的側(cè)部具有電極，用于接收電信號(hào)，從而使所述的壁變形，使得在所述通道中的液體從通道中射出；以及波形控制單元，它用于確定所述電信號(hào)并且包括用于檢測(cè)激勵(lì)器的至少一個(gè)壓電部分中的阻抗的裝置，以及用于響應(yīng)檢測(cè)的阻抗調(diào)節(jié)所述電信號(hào)的波形的裝置。最好是，激勵(lì)器的所述至少一個(gè)部分包括至少一個(gè)壁。
本發(fā)明還提供一種用于壓電激勵(lì)器的控制單元，所述壓電激勵(lì)器具有多個(gè)用于確定多個(gè)通道的被隔開(kāi)的壓電壁，所述壓電壁具有相對(duì)的側(cè)部，所述側(cè)部具有電極，用于接收電信號(hào)，從而使所述壁變形，使所述通道中的液體從所述通道射出；所述控制單元包括多個(gè)可控制的驅(qū)動(dòng)信號(hào)源，用于產(chǎn)生使所述壁變形的電信號(hào)；用于測(cè)量所述激勵(lì)器的至少一個(gè)壓電部分中的阻抗，最好是電容，的裝置；以及用于響應(yīng)所述測(cè)量的阻抗調(diào)節(jié)所述電信號(hào)的波形的裝置。
本發(fā)明還提供一種具有上述控制單元的噴墨打印機(jī)。
下面僅以舉例的方式，參照


本發(fā)明的優(yōu)選的特征，其中圖1是具有激勵(lì)器板和蓋板的激勵(lì)器的一部分的示意性局部分解的透視圖；圖2是圖1所示的具有帶電極的壁的激勵(lì)器板的一部分的剖開(kāi)透視圖；圖3示出了圖2所示的提供給激勵(lì)器壁上的電極的電脈沖的例子；圖4示出響應(yīng)圖3所示脈沖的和兩個(gè)相對(duì)電極相關(guān)的電信號(hào)波形的例子；圖5是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方塊圖，其中包括激勵(lì)器控制電路，電源電路，激勵(lì)器，以及溫度傳感器；圖6示出激勵(lì)器壁的溫度和壁的電容之間的關(guān)系；圖7示出具有4個(gè)電容器的惠斯通電橋的實(shí)施例；圖8示出惠斯通電橋的放大器的實(shí)施例；圖9示出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，它包括具有帶兩個(gè)有源元件的惠斯通電橋的溫度傳感器；圖10是端噴射器臂章形打印頭的透視圖；圖11是圖10的打印頭的截面圖；圖12是說(shuō)明打印頭的噴嘴形成階段的例子的示意的平面圖；圖13示出用于提供指示打印頭中的溫度的信號(hào)的橋式電路的布置；圖14示出包括圖13所示的橋式電路的補(bǔ)償電路。
圖1是激勵(lì)器100的一部分的局部分解的示意性的透視圖。油墨從油墨容器(未示出)被提供給激勵(lì)器裝置100上的油墨入口150。油墨入口150可以包括過(guò)濾器160。激勵(lì)器100包括激勵(lì)器板200和蓋板210。激勵(lì)器板200由極化的壓電材料制成。具有油墨入口150的蓋板可以由未被極化的壓電材料制成。
激勵(lì)器板200包括形成通道220的矩形截面的槽。通道220由側(cè)壁230隔開(kāi)。整個(gè)激勵(lì)器板沿平行于圖1的Z軸的方向被極化。極化方向也由圖1中的箭頭240所示。如同在下面更詳細(xì)說(shuō)明的那樣，所述通道被分成流體噴射通道和“偽通道”，在打印期間，偽通道不用于或不打算用于噴射油墨。
圖2是激勵(lì)器板200的一部分的截面透視圖。連接導(dǎo)線D1連接被設(shè)置在激勵(lì)器板200的表面上的薄的金屬層270(由虛線所示)。所述金屬層還覆蓋面向壁230的通道CH1的壁230的表面的一部分，如圖2的陰影區(qū)域E1所示。另一個(gè)連接導(dǎo)線D2以相同的方式連接通道CH2中的金屬層E2。金屬層E2在面向壁230的通道CH2的表面上形成電極。激勵(lì)器具有N個(gè)通道，它們?cè)诩?lì)器操作期間被充以油墨。所述激勵(lì)器的一個(gè)實(shí)施例具有66個(gè)通道(N＝66)。蓋板210被固定在激勵(lì)器板220上，從而和壁230一道確定具有噴嘴F2，F(xiàn)3...FN-1的通道220。
每個(gè)壁230根據(jù)在壁上的電極之間的電流可以單獨(dú)地移動(dòng)，例如，通道CH2和CH3之間的壁可以根據(jù)從電極E2到電極E3的電流I23而移動(dòng)。
圖3示出當(dāng)要噴出最大量的墨滴時(shí)被提供給電極E1-E4的電脈沖I1-I4的例子。
圖4示出和通道CH2與CH3之間的壁上的兩個(gè)相對(duì)電極E2和E3有關(guān)的電信號(hào)波形U23的例子。所述波形是響應(yīng)圖3所示的電流I2和I3而獲得的。
圖5是本發(fā)明的實(shí)施例的方塊圖，其中包括激勵(lì)器100，激勵(lì)器控制電路130，電源電路330，以及溫度傳感器500。電源電路330和直流電源340相連。電源340例如可以提供基本上恒定的40V的電壓VDC。電源電路330包括驅(qū)動(dòng)電壓控制器350，其具有用于控制信號(hào)的輸入端360，和用于提供具有受控電壓VCC的驅(qū)動(dòng)電壓的電源輸出端370。受控電壓VCC例如可以在10％的VCC(100)到100％VCC(100)的范圍內(nèi)是可控的，其中VCC(100)＝35V。
參看圖4，被提供給激勵(lì)器壁230的電驅(qū)動(dòng)信號(hào)的峰值電壓等于受控電壓VCC。不過(guò)，本發(fā)明不限于此，所述電驅(qū)動(dòng)信號(hào)的峰值電壓也可以是和受控電壓VCC不同的值，但是其和受控電壓的值VCC有關(guān)。
激勵(lì)器控制單元130包括電源輸入端380，其和輸出端370相連，用于接收受控驅(qū)動(dòng)電壓VCC?？刂茊卧?30包括N個(gè)可控的驅(qū)動(dòng)信號(hào)源3201-320N，每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)源具有驅(qū)動(dòng)電壓輸入端400，其和電源輸入380相連。每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)源具有接地連接410，和激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出420。每個(gè)激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出和激勵(lì)器100內(nèi)的相應(yīng)的通道壁的電極E相連。
每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)源320還包括用于電流控制信號(hào)的輸入端430。電流控制信號(hào)輸入端和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元440相連。所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元包括輸入端450，用于接收代表要被打印的圖像或文本的打印數(shù)據(jù)。使輸入端450通過(guò)數(shù)據(jù)總線464與數(shù)據(jù)接口460相連。提供多個(gè)電導(dǎo)體466，用于使控制單元130和數(shù)據(jù)接口460以及電源電路330相連。
按照本發(fā)明的實(shí)施例，激勵(lì)器控制電路130和激勵(lì)器100被設(shè)置在打印機(jī)中的一個(gè)可運(yùn)動(dòng)的滑塊上，而數(shù)據(jù)接口460和驅(qū)動(dòng)電壓控制器350是打印機(jī)中的靜止部分。
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元440把在輸入端450接收的打印數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成用于每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)源320的各個(gè)電流控制信號(hào)。為此目的，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元440包括相應(yīng)于每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)源320的控制信號(hào)輸出端468，因而控制激勵(lì)器中的每個(gè)通道的電流控制信號(hào)。
和可控的驅(qū)動(dòng)信號(hào)源320協(xié)同操作的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元用于通過(guò)操作在輸出端420上產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流，使得提供給每個(gè)激勵(lì)器壁的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形引起每個(gè)壁的可控的運(yùn)動(dòng)，借以噴射墨滴。
在打印期間，激勵(lì)器產(chǎn)生焦耳熱。激勵(lì)器控制電路130可以作為集成電路來(lái)實(shí)施，其將加熱到某種程度。所述熱量可以耗散在激勵(lì)器中，因而在通道220中的油墨變熱。油墨的一些基本性能，例如黏性，根據(jù)油墨溫度而改變。對(duì)于某些類(lèi)型的油墨，油墨溫度的增加導(dǎo)致油墨黏性的減小。這又導(dǎo)致墨滴速度的增加。這將帶來(lái)打印質(zhì)量問(wèn)題，因?yàn)樵诖蛴∵^(guò)程中的墨滴的位移取決于墨滴的速度。
為了補(bǔ)償所述油墨黏度的改變，可以調(diào)節(jié)提供給激勵(lì)器壁上的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。油墨溫度的測(cè)量越精確，油墨速度和打印質(zhì)量越能被較好地控制。
為了補(bǔ)償這種溫度相關(guān)性，利用溫度傳感器500(圖5)測(cè)量激勵(lì)器裝置的溫度，并隨著溫度的增加而減少脈沖波形的電壓值。按照本發(fā)明的實(shí)施例，在激勵(lì)器溫度是20℃時(shí)，電壓峰值VCC(100)被設(shè)置為35V。所述電壓峰值在本文中被稱(chēng)為100％電壓值。
按照現(xiàn)有技術(shù)，在激勵(lì)器的外部，提供有離散的熱敏電阻(溫度相關(guān)電阻)。熱敏電阻和一個(gè)電路相連，以使激勵(lì)器驅(qū)動(dòng)電壓的幅值響應(yīng)熱敏電阻溫度的增加而被減小。遺憾的是，由于由激勵(lì)器本體提供的熱隔離，有時(shí)由于用于連接熱敏電阻的黏膠層，離散的熱敏電阻在激勵(lì)器的外表面上的位置導(dǎo)致在熱敏電阻的溫度和油墨的實(shí)際溫度之間的不一致。尤其在激勵(lì)器中發(fā)生快速溫度變化的情況下，這個(gè)問(wèn)題可以帶來(lái)測(cè)量誤差，因而使打印質(zhì)量降低。
在圖5所示的實(shí)施例中，提供有傳感器500，用于測(cè)量激勵(lì)器中的油墨溫度。傳感器500包括用于測(cè)量壁230的電路。壁的電容是在兩個(gè)電極之間(例如圖5所示的電極E1和E2之間)進(jìn)行測(cè)量。本發(fā)明人通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在壓電激勵(lì)器中的通道壁230的電容基本上是溫度的線性函數(shù)。傳感器500向電源電路330的輸入端360提供代表檢測(cè)的油墨溫度的信號(hào)，該信號(hào)接著調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電壓VCC，借以補(bǔ)償油墨黏度的任何改變。因而，為了使壁變形從而使所述通道中的液體噴出而提供給所述壁電信號(hào)(圖4)按照壓電材料的阻抗被調(diào)整。
如圖5所示，傳感器500包括惠斯通電橋，其中具有4個(gè)電容器C1-C4，其中的一個(gè)電容器由激勵(lì)器100中的壓電材料的一部分構(gòu)成。因而，傳感器500在某種程度上至少是激勵(lì)器的一體部分。由溫度決定的阻抗C1(T)構(gòu)成在惠斯通電橋510中的一個(gè)有源檢測(cè)元件?；菟雇姌虮惶峁┯序?qū)動(dòng)電壓UW?；菟雇姌虍a(chǎn)生差值電壓Ud，所述差值電壓被提供給放大器520。來(lái)自放大器520的輸入信號(hào)被提供給電源電路330的控制輸入端360。
圖6示出在壓電激勵(lì)器壁的一部分的溫度和壁所述部分的電容之間的關(guān)系。圖中的畫(huà)有十字的點(diǎn)表示測(cè)量的值。顯然可見(jiàn)，這些值和一條直線很好地相關(guān)，即在壓電材料的電容和溫度之間具有一種線性關(guān)系。已將測(cè)量的值修正成一條直線，用于說(shuō)明溫度T和電容C之間的線性相關(guān)。因?yàn)橥ǖ辣诤图?lì)器中的油墨直接接觸，所以通道壁的溫度和油墨的溫度相同或者基本上相同。因而，因而，通道壁的電容提供了一種有利的直接而快速的油墨溫度的指示。
圖7示出具有電容器C1，C2，C3，C4的惠斯通電橋的另一個(gè)實(shí)施例。兩個(gè)電容器C1和C3形成有源檢測(cè)元件，并且由在通道壁230的相對(duì)側(cè)的電極構(gòu)成，以提供由溫度決定的差值電壓Ud。按照一個(gè)實(shí)施例，使用第一通道和最后通道CH1與CHN的壁進(jìn)行阻抗測(cè)量。在一個(gè)具有66個(gè)通道(N＝66)的激勵(lì)器實(shí)施例中，使用通道CH1和CH2之間的壁作為C1(T)，使用通道CH65和CH66之間的壁作為C3(T)。電容器C2和C4是離散的電容器元件，其電容基本上和溫度無(wú)關(guān)。在一個(gè)選擇的溫度Ts下，選擇電容器C4基本上和電容器C1(T)相等，選擇電容器C2基本上和電容器C3(T)相等。使得惠斯通電橋在選擇的溫度下平衡。換句話說(shuō)，在選擇的溫度Ts下，差值電壓等于0V。所述選擇的溫度Ts例如可以是22攝氏度。
因?yàn)镃1(T)和C3(T)的值隨溫度的增加而增加，所以在偏離選擇的溫度時(shí)將有一個(gè)非零的輸出電壓Ud。由于C1(T)和C3(T)和溫度成比例，輸出電壓Ud也和溫度成比例。
圖8是惠斯通電橋510以及放大器520的一個(gè)實(shí)施例。放大器電路520包括差動(dòng)放大器530，峰值傳感器540和補(bǔ)償放大器550。這個(gè)電路能夠調(diào)節(jié)惠斯通電橋的輸出Ud和被提供給控制輸入端360的信號(hào)電平之間的關(guān)系。
按照另一個(gè)實(shí)施例，放大器520的放大可以是非線性的，以便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于非線性溫度特性的補(bǔ)償。這可以用于具有和溫度呈非線性相關(guān)的黏度的油墨。
圖9表示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，包括具有兩個(gè)有源元件C1和C3的惠斯通電橋的溫度傳感器。有源元件C3由在第N個(gè)“偽”通道和相鄰的流體噴射通道CHN-1之間的壁230形成。響應(yīng)由驅(qū)動(dòng)信號(hào)源320N和320N-1提供的信號(hào)，所述的壁可以被激勵(lì)而運(yùn)動(dòng)，如圖9所示。
雖然在上述的實(shí)施例中，由溫度決定的阻抗由激勵(lì)器中的用于確定通道的多個(gè)壁或壁部分構(gòu)成，但本發(fā)明也可以包括對(duì)具有由溫度決定的阻抗的激勵(lì)器的其它部分進(jìn)行的阻抗測(cè)量。激勵(lì)器板200和蓋板210可以包括在電極之間的壓電材料的一部分，從而確定一個(gè)由溫度決定的阻抗(未示出)。這個(gè)由溫度決定的阻抗，或者幾個(gè)這種阻抗，可被連接在電壓分壓器中，或被連接在惠斯通電橋中，如上所述。這種由溫度決定的阻抗最好位于激勵(lì)器通道附近，以便可以充分指示其中的油墨的溫度。雖然上面的實(shí)施例討論了電容的測(cè)量，但是眾所周知，電容是阻抗是一部分。換句話說(shuō)，當(dāng)電容改變時(shí)，阻抗也改變。
現(xiàn)在參看圖10，其中示出了按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的平面陣列、應(yīng)請(qǐng)求噴墨打印機(jī)，其包括由多個(gè)平行的流體室或通道2a，2b構(gòu)成的打印頭10，圖中只示出了9個(gè)，并且其縱軸被設(shè)置在一個(gè)平面內(nèi)。通道2a，2b由一個(gè)蓋(未示出)封閉，所述的蓋在打印頭的整個(gè)上表面上延伸。如下面更詳細(xì)地說(shuō)明的，所述通道被分成流體噴射通道2a和“偽通道”2b，偽通道在打印期間不用或不需要用于噴射流體。
所述通道采用端噴射器結(jié)構(gòu)，其在噴嘴板5中上的相應(yīng)的端部終止，噴嘴板5中形成有噴嘴6，每個(gè)流體噴射通道2a對(duì)應(yīng)一個(gè)噴嘴。流體，例如油墨4，以墨滴7的形式按照請(qǐng)求從流體噴射通道2a噴出，并沉積在打印表面9的打印行8上，在所述打印表面和打印頭10有一個(gè)垂直于通道軸線所在平面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
打印頭10具有一個(gè)平面基體部分20，通道2a，2b在所述基體部分中被切割成，或者由PZT壓電材料制成，從而從噴嘴板5向后平行地延伸。通道2a，2b是長(zhǎng)而窄的通道，具有矩形的截面，并具有相對(duì)的側(cè)壁11，所述側(cè)壁沿著通道的長(zhǎng)度延伸。流體噴射通道2a的側(cè)壁11上設(shè)有電極(未示出)，所述電極沿著通道的長(zhǎng)度延伸，因而使所述側(cè)壁可以切變方式相對(duì)于通道軸線在通道的基本上整個(gè)長(zhǎng)度橫向移動(dòng)，從而引起通道2a內(nèi)的油墨中的壓力的改變，使墨滴從噴嘴射出。
通道2a，2b在其遠(yuǎn)離噴嘴的一端和一個(gè)橫向通道(未示出)相連，所述橫向通道又通過(guò)管道14和油墨容器(未示出)相連。形成連接到基體部分20上的LSI芯片16的用于激勵(lì)流體噴射通道的側(cè)壁11的電連接(未示出)。
如圖11所示，通道側(cè)壁11具有相反極化的區(qū)域，使得施加的電場(chǎng)使其偏轉(zhuǎn)而成為臂章形。所述陣列包括呈切變方式激勵(lì)器15，17，19，21和23形式的可移動(dòng)的側(cè)壁11，它們被夾在基體和頂壁25，27之間，并且每個(gè)由上壁部分和下壁部分29和31形成，如箭頭33和35所示，所述壁部分具有極性相反的電極，所述電極與包含通道軸線的平面垂直。
流體噴射通道2a的內(nèi)壁由各自的電極37，39，41，43和45覆蓋。這樣，當(dāng)把電壓加到特定通道的電極上時(shí)，例如在切變方式激勵(lì)器19和21之間的通道2a的電極41，同時(shí)所述電極41的每個(gè)側(cè)面的通道2a的電極39和43保持接地，則對(duì)激勵(lì)器19和21施加方向相反的電場(chǎng)，借助于將每個(gè)激勵(lì)器的上下側(cè)壁部分29和31的相反的極化，這些側(cè)壁便以切變方式偏移而進(jìn)入其間的通道2a中，形成由虛線47和49表示的臂章形。因而一個(gè)沖擊被加于激勵(lì)器19和21之間的通道2a中的油墨4上，這引起聲壓波沿著通道的長(zhǎng)度行進(jìn)，因而從通道中噴出墨滴7。
如上所述，打印頭包括偽通道2b，在打印期間，所述偽通道不噴射墨滴。偽通道2b的位置可以和每個(gè)流體噴射通道2a相鄰。此外，多個(gè)流體噴射通道2a可以設(shè)置在一對(duì)偽通道之間。如圖12所示，在本申請(qǐng)人的公開(kāi)說(shuō)明書(shū)WO91/17051中所述的優(yōu)選實(shí)施例中，偽通道2b位于每個(gè)打印模塊50的端部(圖12中只示出了每個(gè)模塊50的一個(gè)端部)，打印頭10包括多個(gè)模塊50。在這種布置中，流體噴射通道2a的噴嘴6被燒蝕使得其軸線略微呈扇形，因而從通道2a射出的墨滴在打印表面9上沿打印行8基本上是等間距的。因?yàn)闆](méi)有墨滴從偽通道2b噴出，偽通道的壁52不和芯片16相連，因而偽通道是不可激勵(lì)的。
在打印期間，例如由芯片16產(chǎn)生熱量。該熱量被耗散在流體通道2a，2b中，因而增加油墨4的溫度，這使得油墨4的黏度降低。油墨的黏度的這種改變可以導(dǎo)致墨滴噴射速度的改變，因而導(dǎo)致在打印的圖像中的點(diǎn)的位置的誤差。為了避免所述的誤差。在打印期間監(jiān)測(cè)油墨的溫度。這使得施加于流體噴射通道2a的壁11的激勵(lì)信號(hào)的幅值可以響應(yīng)所述監(jiān)測(cè)的溫度而被調(diào)節(jié)，從而補(bǔ)償油墨黏度的降低。
在本實(shí)施例中，利用偽通道2b的不可激勵(lì)的壁52的由溫度決定的電特性監(jiān)測(cè)打印期間油墨4的溫度。因?yàn)樗霰?2直接和油墨4接觸，油墨4的溫度的任何快速的改變都可以被快速地檢測(cè)到，并依照它快速地反應(yīng)。此外，因?yàn)楸?2是不可激勵(lì)的，用于測(cè)量選擇的壁的電性能而對(duì)壁52施加的任何電信號(hào)都對(duì)打印頭的標(biāo)準(zhǔn)的打印操作沒(méi)有影響。
圖13和圖14示出一種用于利用一對(duì)偽通道2b的不可激勵(lì)壁52的電容提供位于偽通道之間的流體噴射通道中的油墨4的溫度指示的配置。參見(jiàn)圖6，本申請(qǐng)的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，并且已經(jīng)用實(shí)驗(yàn)證實(shí)，通道2a，2b的壁11，52的電容基本上是溫度的線性函數(shù)。結(jié)果，由溫度決定的信號(hào)的幅值可以和油墨的溫度成正比。
參見(jiàn)圖13，使用橋路60提供具有和通道2a，2b中的油墨的由溫度決定的幅值的信號(hào)。橋路60的每個(gè)臂包括一個(gè)電容器。電容器C1和C3每個(gè)由偽通道2b的各個(gè)不可激勵(lì)壁52提供。電容器C2和C4每個(gè)由其電容值不隨溫度變化的電容器提供，并且所述電容值基本上等于偽通道2b在室溫下的電容。
交流電壓V1被輸入到橋路。由于油墨4的溫度和室溫的偏差而引起的電容器C1和C3的電容的任何變化都將導(dǎo)致從所述橋路輸出信號(hào)，所述信號(hào)的幅值代表在通道2a，2b中的油墨的溫度。為了能夠利用從所述橋路輸出的信號(hào)調(diào)節(jié)激勵(lì)電信號(hào)的幅值，使用整形電路對(duì)所述信號(hào)整形，整形電路的一個(gè)例子如圖14所示。圖14的整形電路70包括差動(dòng)放大器72，峰值傳感器74以及補(bǔ)償放大器76，從所述補(bǔ)償放大器輸出由溫度決定的電壓信號(hào)，所述信號(hào)被疊加到由芯片16提供給壁11的電信號(hào)上。這樣接著會(huì)改變由噴射通道2a噴出的墨滴的速度，從而避免液滴位移誤差。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明已經(jīng)完全以舉例的方式進(jìn)行了說(shuō)明，在本發(fā)明的范圍內(nèi)其中的細(xì)節(jié)可以改變。
例如，雖然本發(fā)明參照“端噴射器”打印頭進(jìn)行了說(shuō)明，但是其同樣適用于“邊噴射器”打印頭或其它任何形式的打印頭。
此外，可以采用任何合適的裝置檢測(cè)偽通道的壁的電容，或其它合適的電性能。例如，可以使用數(shù)字檢測(cè)電路，以便避免在檢測(cè)選擇的電性能的過(guò)程中的與噪聲產(chǎn)生相關(guān)的問(wèn)題。此外，整形電路配置不限于圖4所示的那種電路。例如，可以使用差動(dòng)放大結(jié)構(gòu)，以便可以輸出具有各種線性或非線性變化的由溫度決定的電壓信號(hào)，以便調(diào)整用于不同類(lèi)型的油墨的激勵(lì)電信號(hào)。
在本說(shuō)明書(shū)(包括權(quán)利要求書(shū))中披露的每個(gè)特征與/或附圖中所示的每個(gè)特征都可以與所披露的和/或示出的其它特征相獨(dú)立地被包括在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種液滴沉積裝置，所述裝置包括具有多個(gè)流體噴射室和至少一個(gè)偽室的流體容納室的陣列，每個(gè)流體噴射室包括用于響應(yīng)電激勵(lì)信號(hào)從所述室中噴射液滴的裝置，其特征在于包括暴露于偽室中的流體的裝置，用于提供由所述流體的溫度決定的信號(hào)；以及響應(yīng)所述由溫度決定的信號(hào)的裝置，用于調(diào)節(jié)所述激勵(lì)電信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，每個(gè)流體噴射室部分地被至少一個(gè)可由電信號(hào)激勵(lì)的壁確定，以實(shí)現(xiàn)從所述室噴射液滴，每個(gè)偽室的相應(yīng)的壁是不激勵(lì)的，所述裝置包括利用偽室的壁的至少一部分的由溫度決定的電性能來(lái)提供所述信號(hào)的裝置。
3.一種液滴沉積裝置，包括包括至少一個(gè)流體噴射室和至少一個(gè)偽室的多個(gè)流體室，每個(gè)流體噴射室部分地被至少一個(gè)可由電信號(hào)激勵(lì)的壁確定，從而實(shí)現(xiàn)從所述室中的液滴噴射，每個(gè)偽室的相應(yīng)的壁是不可激勵(lì)的；其特征在于還包括利用偽室的壁的至少一部分的由溫度決定的電性能來(lái)提供具有由所述流體室內(nèi)的流體溫度決定的幅值的信號(hào)的裝置；以及根據(jù)所述由溫度決定的信號(hào)的幅值調(diào)節(jié)所述激勵(lì)電信號(hào)的幅值的裝置。
4.如權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述由溫度決定的電性能是電容。
5.如權(quán)利要求2到4任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述利用裝置包括具有4個(gè)臂的橋路，所述橋路的兩個(gè)臂中每個(gè)包括相應(yīng)偽室的所述壁的所述至少一部分。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述橋路的其它兩個(gè)臂每個(gè)包括一個(gè)與溫度無(wú)關(guān)的電容器，每個(gè)電容器的電容基本上等于所述壁的每個(gè)部分在室溫下的電容。
7.如權(quán)利要求2到6任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述利用裝置利用偽室的所述相應(yīng)的壁的至少一部分的由溫度決定的電性能來(lái)提供所述信號(hào)。
8.如權(quán)利要求2到6任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述的壁由壓電材料制成，在施加激勵(lì)電信號(hào)時(shí)，每個(gè)可激勵(lì)的通道壁會(huì)變形，從而使流體從流體噴射室中噴射出。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述壓電材料是這樣的材料，施加的激勵(lì)電信號(hào)使其以切變方式變形，以便在流體噴射室中產(chǎn)生聲壓波，進(jìn)而使所述流體噴射。
10.如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征在于，所述壓電材料被沿著所述每個(gè)流體室的側(cè)部設(shè)置。
11.如前面任何一個(gè)權(quán)利要求所述的裝置，包括用于整形所述的由溫度決定的信號(hào)的裝置，來(lái)提供由所述調(diào)節(jié)裝置來(lái)疊加到所述激勵(lì)電信號(hào)上的由溫度決定的電壓信號(hào)。
12.一種用于在液滴沉積裝置中進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?，所述液滴沉積裝置具有容納液體的通道的陣列，所述通道中的至少一個(gè)通道是偽通道，其它通道是液滴噴射通道，其特征在于，對(duì)由偽通道中的液體溫度決定的信號(hào)作出響應(yīng)來(lái)控制提供給液滴噴射通道的液滴噴射信號(hào)。
13.一種用于操作液滴沉積裝置的方法，所述液滴沉積裝置包括多個(gè)流體室，所述流體室包括至少一個(gè)流體噴射室和一個(gè)偽室，每個(gè)流體噴射室部分地被至少一個(gè)可由電信號(hào)激勵(lì)的壁確定，來(lái)實(shí)現(xiàn)從所述室中噴射液滴，每個(gè)偽室的相應(yīng)的壁是不可激勵(lì)的，所述方法的特征在于包括以下步驟利用偽室的壁的至少一部分的由溫度決定的電性能來(lái)提供具有由流體室內(nèi)的流體溫度決定的幅值的信號(hào)；以及根據(jù)由溫度決定的信號(hào)的幅值調(diào)節(jié)激勵(lì)電信號(hào)的幅值。
14.一種液滴沉積裝置，包括具有多個(gè)由隔開(kāi)的壓電壁確定的通道的激勵(lì)器，所述的壁具有相對(duì)的側(cè)部；所述相對(duì)的側(cè)部設(shè)有電極，用于接收電信號(hào)，從而使所述的壁變形，以使所述通道中的液體從通道中噴射出；以及控制單元，它用于確定所述電信號(hào)的波形，并且包括用于測(cè)量激勵(lì)器的至少一個(gè)壓電部分中的阻抗的裝置以及響應(yīng)測(cè)得的阻抗來(lái)調(diào)節(jié)所述電信號(hào)的波形的裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，激勵(lì)器的所述至少一個(gè)部分包括至少一個(gè)壁。
16.如權(quán)利要求14或15所述的裝置，還包括參考阻抗，所述參考阻抗的阻抗值基本上不受激勵(lì)器溫度的影響，所述參考阻抗和所述壓電部分的阻抗值組合被連接成分壓器，從而產(chǎn)生傳感器輸出電壓，所述調(diào)節(jié)裝置被連接成可以接收傳感器輸出電壓。
17.如權(quán)利要求14到16任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)裝置包括用于調(diào)節(jié)所述電信號(hào)的峰值電壓值的裝置。
18.如權(quán)利要求14到17任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述阻抗測(cè)量裝置包括惠斯通電橋。
19.如權(quán)利要求14到18任何一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述阻抗測(cè)量裝置至少在某種程度上是所述激勵(lì)器的一體的部分。
20.一種用于壓電激勵(lì)器的控制單元，所述壓電激勵(lì)器具有多個(gè)用于確定多個(gè)通道的被隔開(kāi)的壓電壁，所述壓電壁具有相對(duì)的側(cè)部，所述側(cè)部設(shè)有電極，用于接收電信號(hào)，從而使所述壁變形，以使所述通道中的液體從所述通道噴射出；所述控制單元包括多個(gè)可控制的驅(qū)動(dòng)信號(hào)源，用于產(chǎn)生使所述壁變形的電信號(hào)；用于測(cè)量所述激勵(lì)器的至少一個(gè)壓電部分中的阻抗，最好是電容，的裝置；以及用于響應(yīng)所述測(cè)量的阻抗來(lái)調(diào)節(jié)所述電信號(hào)的波形的裝置。
21.如權(quán)利要求20所述的控制單元，還包括參考阻抗，所述參考阻抗的阻抗值基本上不受激勵(lì)器溫度的影響，所述參考阻抗和測(cè)得的阻抗組合被連接成分壓器，從而產(chǎn)生傳感器輸出電壓，所述調(diào)節(jié)裝置被連接成可以接收所述傳感器輸出電壓。
22.一種包括根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的控制單元的噴墨打印機(jī)。
23.一種基本上如這里參照附圖進(jìn)行說(shuō)明的液滴沉積裝置或用于操作所述液滴沉積裝置的方法。
全文摘要
一種液滴沉積裝置，其中利用打印頭中的偽室的壁的電容來(lái)提供液滴流體的溫度指示，以使施加于流體噴射室的可激勵(lì)壁的激勵(lì)電信號(hào)的幅值可以被調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)B41J2/045GK1424967SQ00818478
公開(kāi)日2003年6月18日 申請(qǐng)日期2000年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月17日
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